一种紧凑型液体处理器及其自动更换系统的制作方法

本实用新型属于化学吸收法烟气在线监测技术领域，涉及一种紧凑型液体处理器及其自动更换系统。

背景技术：

最近几年,我国大气污染物排放呈现出明显上升的趋势,大气污染问题日益严重,对自然生态环境和民众的身体健康产生很多负面的影响。大气污染的防治工作已经引起了环保部门和环保行业的高度重视，一大批环保项目和环保设备投入到这场蓝天保卫战当中。烟气在线监测系统(cems)作为气体污染物排放的关键监测设备，广泛应用于化工厂、火力发电厂、垃圾焚烧厂等行业，其测量准确性、运行可靠性和维护方便性直接关系到企业对环保设备的运行管理和环保部门对污染物治理工作的监督。

化学吸收法烟气在线监测设备作为烟气在线监测技术中重要的一类，由于其现场适应性好、测量精度高，已经越来越多的投入到实际应用中。它的基本原理利用吸收液将烟气中一种或多种气态污染物成分吸收，经过特定的处理后，最后利用相应离子浓度传感器进行测量分析。

吸收后的液体处理装置常见的有液体过滤层，用于滤除液体中的固体杂质颗粒，有固液传质器，液体经过固体颗粒表面时，对其进行某些化学处理或改性，如调节ph。这些液体处理装置均是消耗品，目前烟气在线监测设备的液体处理装置完全依赖设备维护人员手动定期更换，更换不及时将会导致管路堵塞和设备运行异常。设备厂家为了减少液体处理装置的更换频率，往往采用体积较大的液体处理装置，但这又延长了吸收液在管路中的滞留时间，增大了设备的测量延迟，不利于环保设备的运行控制。

由此可见，液体处理装置作为化学吸收法烟气在线监测设备关键的一环，如何对吸收液进行快速有效的处理并且易于更换，关系到设备的运行可靠性和测量快速准确性。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种紧凑型液体处理器及其自动更换系统，该系统能够实现对液体处理器的快速更换，操作简单，便于实施。

为达到上述目的，本实用新型所述的紧凑型液体处理器包括外壳以及设置于外壳内的固体传质层、两层过滤层，其中，第一层过滤层、固体传质层及第二层过滤层自上到下依次分布，壳体的侧壁上设置有液体入口及液体出口，其中，液体入口位于第二层过滤层的下方，且与第二层过滤层相连通，液体出口位于第一层过滤层的上方，且与第一层过滤层相连通，外壳上套接有两对密封圈，其中，液体入口位于其中一对密封圈中的两个密封圈之间，液体出口位于另一对密封圈中的两个密封圈之间。

一种紧凑型液体处理器的自动更换系统包括安装座、储仓、旋转进料机构、旋转进料电机、滑槽、推杆及用于带动推杆向下运动的推进电机，其中，旋转进料机构的一端与旋转进料电机的输出轴相连接，旋转进料机构另一端的侧面沿周向设置有若干用于容纳紧凑型液体处理器的矩形凹槽；安装座上开设有安装孔，推杆的下端正对所述安装孔；

在工作时，储仓的底部开口正对开口朝上的矩形凹槽，开口朝下的矩形凹槽正对所述滑槽；

当紧凑型液体处理器插入于所述安装孔内后，其中一对密封圈中的两个密封圈与安装孔的内壁及外壳的外壁之间形成第一个集液圈，另一对密封圈中的两个密封圈与安装孔的内壁及外壳的外壁之间形成第二个集液圈，安装座上开设有进液口及出液口，其中，第一个集液圈与进液口及液体入口相连通，第二个集液圈与出液口及液体出口相连通。

矩形凹槽的数目为四个，其中，四个矩形凹槽沿周向均匀分布。

还包括主支架，其中，旋转进料电机固定于主支架上。

还包括滑台及丝杆，滑台套接并螺纹连接于丝杆上，丝杆、滑台及推进电机组成丝杠螺母机构，推杆的上端固定于滑台上。

丝杆上设置于三个接近开关，其中，第一个接近开关用于为滑台的参考原点，第二个接近开关及第三个接近开关位于滑台的两侧，用于对滑台进行限位。

还包括控制器，其中，控制器与接近开关、推进电机及旋转进料电机相连接。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型所述的紧凑型液体处理器及其自动更换系统在具体操作时，所述紧凑型液体处理器包括外壳以及设置于外壳内的过滤层及固体传质层，其中，外壳的外壁上设置有两对密封圈，在更换时，每一对密封圈均与外壳及安装孔之间均形成一个集液圈，通过一个集液圈将出液口与液体出口相连通，通过另一个集液圈将进液口及液体入口相连通，由于集液圈的存在，紧凑型液体处理器安装到位后无论沿中心轴旋转任何角度，均不影响液体正常流通，节省安装时间，为自动更换提供便利的条件。另外，具体更换时，旋转进料电机带动旋转进料机构转动，将旋转进料机构中的紧凑型液体处理器通过滑槽滑落到安装孔中，通过丝杠螺母机构带动推杆推动紧凑型液体处理器进入到安装孔中，实现对液体处理器的快速更换，操作简单，便于实施。

附图说明

图1为本实用新型中紧凑型液体处理器1的结构示意图；

图2本实用新型中紧凑型液体处理器1的截面图；

图3为本实用新型中自动更换系统的结构示意图；

图4为接近开关16的安装原理图；

图5为本实用新型的工作原理图。

其中，1为紧凑型液体处理器、2为安装座、3为出液口、4为进液口、5为密封圈、6为集液圈、7为过滤层、8为固体传质层、9为推杆、10为滑台、11为储仓、12为旋转进料机构、13为旋转进料电机、14为滑槽、15为主支架、16为接近开关、17为推进电机。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参考图1及图2，本实用新型所述的紧凑型液体处理器包括外壳以及设置于外壳内的固体传质层8、两层过滤层7，其中，第一层过滤层7、固体传质层8及第二层过滤层7自上到下依次分布，壳体的侧壁上设置有液体入口及液体出口，其中，液体入口位于第二层过滤层7的下方，且与第二层过滤层7相连通，液体出口位于第一层过滤层7的上方，且与第一层过滤层7相连通，外壳上套接有两对密封圈5，其中，液体入口位于其中一对密封圈5中的两个密封圈5之间，液体出口位于另一对密封圈5中的两个密封圈5之间。

参考图3及图4，一种紧凑型液体处理器的自动更换系统包括安装座2、储仓11、旋转进料机构12、旋转进料电机13、滑槽14、推杆9及用于带动推杆9向下运动的推进电机17，其中，旋转进料机构12的一端与旋转进料电机13的输出轴相连接，旋转进料机构12另一端的侧面沿周向设置有若干用于容纳紧凑型液体处理器1的矩形凹槽；安装座2上开设有安装孔，推杆9的下端正对所述安装孔；在工作时，储仓11的底部开口正对开口朝上的矩形凹槽，开口朝下的矩形凹槽正对所述滑槽14；当紧凑型液体处理器1插入于所述安装孔内后，其中一对密封圈5中的两个密封圈5与安装孔的内壁及外壳的外壁之间形成第一个集液圈6，另一对密封圈5中的两个密封圈5与安装孔的内壁及外壳的外壁之间形成第二个集液圈6，安装座2上开设有进液口4及出液口3，其中，第一个集液圈6与进液口4及液体入口相连通，第二个集液圈6与出液口3及液体出口相连通；矩形凹槽的数目为四个，其中，四个矩形凹槽沿周向均匀分布。

本实用新型还包括主支架15，其中，旋转进料电机13固定于主支架15上。

本实用新型还包括滑台10及丝杆，滑台10套接并螺纹连接于丝杆上，丝杆、滑台10及推进电机17组成丝杠螺母机构，推杆9的上端固定于滑台10上。

丝杆上设置于三个接近开关16，其中，第一个接近开关16用于为滑台10的参考原点，第二个接近开关16及第三个接近开关16位于滑台10的两侧，用于对滑台10进行限位。

本实用新型还包括控制器，其中，控制器与接近开关16、推进电机17及旋转进料电机13相连接。

固体传质颗粒的体积应根据固体颗粒比表面积、液固传质速率、溶液流动速率等参数计算得到，过滤层7和固体传质层8的比例通过实验进行测定，当一个新的过滤层7发生堵塞所需时间和固体传质层8数量消耗比较少、传质作用不满足使用要求所需时间基本相当时，可达到最佳利用率，在实际应用时，过滤层7外侧的进出液空间应尽量小，以最大限度的减小液体在紧凑型液体处理器1内的滞留时间，缩短测量延时。

紧凑型液体处理器1工作时处于安装座2的安装孔中，外壳与安装孔之间设置有两对密封圈5，从而在紧凑型液体处理器1的外壁形成两个集液圈6，由于集液圈6的存在，内芯安装到位后无论沿中心轴旋转任何角度，均不影响液体正常流通，紧凑型液体处理器1的这两个特点为其自动更换提供了便利条件。

紧凑型液体处理器1在工作时，液体由进液口4进入，流经第一个集液圈6及液体入口，然后经两层过滤层7和固体传质层8，最后依次经液体出口、经一个集液圈6及出液口3流出，完成液体的过滤和固液传质过程。

储仓11的厚度应略大于紧凑型液体处理器1的长度，厚度过小会导致紧凑型液体处理器1卡死，宽度过大会导致紧凑型液体处理器1在储仓11内排列混乱，影响下一步旋转进料过程。储仓11的高度和宽度可根据装置实际的安装空间和用户手动加料的间隔自行设计。

每个矩形凹槽恰好容纳一个紧凑型液体处理器1。储仓11的底部为向下的斜面，储仓11中的紧凑型液体处理器1会在自身重力下自动滚落到该矩形凹槽中。

旋转进料机构12由旋转进料电机13驱动，为了达到较好的位置控制效果，旋转进料电机13为带编码器的步进电机。每当旋转进料机构12逆时针旋转90°，左侧矩形凹槽中的紧凑型液体处理器1被带到下方，坠落到滑槽14中，沿着斜坡滑落到滑槽14底部，竖立在安装座2的顶部，并正对安装孔。

推进电机17旋转带动丝杆转动，进而带动滑台10和推杆9沿丝杆方向移动，通过推杆9推动紧凑型液体处理器1进入到安装孔内，从而将新的紧凑型液体处理器1推到工作位置上，同时将旧的紧凑型液体处理器1推出，即可完成一次更换的过程。

本实用新型在工作时，可以采用自动模式或手动模式，其中，自动模式的具体工作过程为：

1)推进电机17依据接近开关16驱动滑台10返回参考原点，旋转进料电机13依据编码器的位置反馈驱动旋转进料机构12旋转到四个矩形凹槽横平竖直的位置；

2)旋转进料电机13驱动旋转进料机构12旋转90°，将一个紧凑型液体处理器1带到矩形滑槽14内；

3)系统延时5-10s，等待紧凑型液体处理器1滑倒安装座2的顶部位置；

4)推进电机17驱动滑台10及推杆9向下运动，将紧凑型液体处理器1推入安装孔内，其运动的距离，可以通过控制推进电机17进行控制；

5)推进电机17驱动滑台10和推杆9返回参考原点。

当设备出现故障检修调试时，可以切换到手动模式，此时可以对推进电机17和旋转进料电机13进行任意角度的旋转。当调试完成后，切换到自动模式，自动更换装置又从上述第一步开始自动更换过程。

最后需要说明的是，本实用新型中的紧凑型液体处理器1相比于现有的产品，体积大幅减小，因此可以有效减小化学吸收法烟气在线监测设备的测量延迟；另外，紧凑型液体处理器1采用完全对称的结构，进液孔和出液孔可以对调，因此在无需像大多数液体滤芯一样必须严格按照介质流向使用，有效避免了因操作人员疏忽大意造成的设备工作异常，为自动更换提供了便利条件。同时，紧凑型液体处理器1采同时具备了液体过滤和固液传质的功能，减小了化学吸收法烟气在线监测设备和内部管路复杂程度，便于设备维护；最后，紧凑型液体处理器1到达使用寿命后，可重新换装新的过滤层7和固体传质层8，外壳重复利用，有效减小设备运行的成本，设计合理，结构精巧，实用性强，在实际应用中能够快速有效的完成设计、加工、安装、调试、维护等操作，为化学吸收法烟气在线监测系统中关键的液体处理过程提供了一种高效可行的优化方案，大大减小了设备的测量延迟，提高了设备的运行可靠性。